РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины
«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ»
для подготовки дипломированных специалистов по специальности
021100 - «Юриспруденция»
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью преподавания дисциплины “Концепции современного естествознания” является
изучение студентами основополагающих представлений о строении материального мира и
фундаментальных закономерностях в природе. Курс должен способствовать формированию
у будущего специалиста научного мышления и расширению его научно-технического
кругозора.
Главной задачей курса является овладение основными понятиями и законами,
действующими в природе, получение представлений о фундаментальных концепциях
современного естествознания и принципах научного моделирования природных явлений.
Курс должен способствовать формированию у студентов ясного представления о физической
картине мира как основе целостности и многообразия природы.
2. Содержание разделов дисциплины
1. Введение
Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Научное познание материального мира
и естествознание. Тенденции развития. Научный метод. Роль опыта. Язык науки и
реальность. Классическая и неклассическая стратегии естественнонаучного мышления.
Панорама современного естествознания. Физика как наиболее фундаментальная среди
других естественнонаучных дисциплин. Достижения современной физики и научнотехнический прогресс. Экономическая эффективность внедрения новой техники и
прогрессивных наукоемких технологий. Техногенное общество. Проблемы энергетики,
ресурсов, экологии для современной цивилизации.
Роль моделей в процессе познания материального мира. Развитие и преемственность
научных знаний.
2. Современные представления о фундаментальном строении материи
Иерархия объектов природы, микро-, макро-, мега-мир. Корпускулярная и
континуальная концепции описания природы: вещество и поле, частицы и волны.
Фундаментальные элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия, их роль в
образовании структурных уровней строения материи в нашей Вселенной: от кварклептонного уровня до макротел. Квантовая лестница природы. Вещество и антивещество.
Физический вакуум, его креативная роль. Объединение взаимодействий.
3. Классическая физическая картина мира
Механическая форма движения материи. Классическая механика и границы ее
применимости. Мир дискретных объектов (физика частиц) в классической механике: модели,
кинематические и динамические характеристики, законы Ньютона. Основная задача
механики. Основная задача механики. Концепция контролируемого воздействия. Законы
сохранения импульса, момента импульса, энергии как фундаментальные законы природы, их
связь с симметрией пространства и времени. Механическая картина мира.
Непрерывный и дискретный мир классической физики: вещество и электромагнитное
поле. Электромагнитная картина мира. Электромагнитное поле: источники и силовые
характеристики электрического и магнитного полей. Характер и взаимосвязь электрических
и магнитных полей, электромагнитные волны. Многообразие диапазонов электромагнитного
излучения. Приближения геометрической, волновой и квантовой оптики. Практическое
использование электромагнитных и оптических явлений.
2
4. Основные представления релятивистской физики
Мир событий при малых и больших скоростях. Принципы относительности Галилея и
Эйнштейна. Принцип постоянства скорости света. Относительность пространственных и
временных интервалов. Парадокс близнецов. Целостное описание пространства-времени.
Релятивистская динамика. Взаимосвязь массы, энергии и импульса. Энергия покоя, дефект
масс. Энергетика химических и ядерных реакций. Инварианты классической и
релятивистской физики.
Понятие об общей теории относительности. Геометрия и гравитация.
Космологические проблемы общей теории относительности. Черные дыры. Расширяющаяся
Вселенная. Будущее Вселенной.
5. Квантовая физика – физика микромира
Корпускулярно-волновой дуализм свойств материи. Волновые свойства микрочастиц.
«Кентавры» микромира. Принципы неопределенности и дополнительности Вероятностное
описание квантовых объектов. Волновая функция. Квантовые числа. Распределение
электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов. Тождественность
микрочастиц. Квантовое состояние и принцип суперпозиции. Концепция неконтролируемого
воздействия и единство объекта и его окружения.
6. Макросистемы. Статистический и термодинамический методы
Макросистемы. Термодинамический и статистический методы изучения макросистем.
Динамические и статистические закономерности в природе. Вероятность как атрибут
сложных систем. Тепловое равновесие и флуктуации. Неравновесные состояния и
релаксация. Внутренняя энергия, температура, энтропия (термодинамическое и
вероятностное определения).
Порядок и беспорядок в природе. Энтропия как мера беспорядка. Природа
необратимости. Направление процессов в природе и закон возрастания энтропии.
7. Эволюционно-синергетические представления в естествознании
Самоорганизация в природе. Открытые системы, обмен энергией, энтропией,
информацией. Роль нелинейности и диссипации. Неравновесные диссипативные системы.
Энтропия и информация. Живые системы против энтропии.
Эволюционно-синергетические принципы развития материи и природных систем.
Направленный характер развития природы – от простого к сложному. Универсальные
модели эволюции. Развивающаяся Вселенная: от Большого Взрыва до образования галактик
и звезд. Космологическая и галактическая стрелы времени. Эволюция звезд (звездная стрела
времени). Происхождение Солнечной системы.
Гуманитарные приложения синергетики. Ноосфера. – человек и эволюция Земли.
Принципы универсального эволюционизма и проблемы коэволюции. Конвергенция
естественнонаучного и гуманитарного знания – путь к единой культуре.
3. Лабораторные занятия, дискуссия
Лабораторные занятия проводятся в лабораторном физическом практикуме кафедры
физики, где студенты изучают физические явления на компьютерных моделях по темам::
элементарные частицы (лептоны, кварки, мезоны, барионы), радиоактивность (альфа- и бета
– распады, дозиметрия).
Дискуссия проводится по наиболее актуальным проблемам естествознания, по
которым студенты готовят рефераты с их последующим обсуждением.
Примерный перечень тем рефератов:
1. Естественнонаучные исследования, удостоенные Нобелевской премии.
2. Этические проблемы естествознания.
3
3. Эволюция представлений о пространстве и времени.
4. Принципы симметрии и законы сохранения.
5. Законы природы и юридические законы.
6. История открытия элементарных частиц.
7. Современные «единые модели мироздания» и перспективы физики микромира.
8. Дискретность и непрерывность в природе.
9. Принцип дополнительности в физике и гуманитарных науках.
10. Вакуум, его креативная роль.
11. Фундаментальные константы и устойчивость Вселенной. Антропный принцип.
12. Энтропия и ее роль в построении современной картины мира.
13. Порядок и беспорядок в природе.
14. Необратимость процессов в природе и «стрела времени».
15. Космологические аспекты общей теории относительности.
16. Сценарии происхождения Вселенной..
17. Будущее Вселенной.
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
4.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1. Трофимова Т.И. Курс физики. М., Высшая школа, 1994.
2. Любутина Л.Г., Нагаев В.Б. Физическая картина мира. Фундаментальное строение
материи. Методическое пособие кафедры физики РГУ нефти и газа им.
И.М. Губкина. М., 2003.
б) дополнительная литература:
1. В. Крейчи. Мир глазами современной физики. -М., Мир, 1984.
2. С. Хокинг. Краткая история времени.  СПб: Амфора, 2001.
3. В.К. Воронов, М.В. Гречнева, Р.З. Сагдеев. Основы современного естествознания.
–М., Высшая школа, 1999.
4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
 Мультимедийное сопровождение лекционного курса (мультимедийное оборудование PTL595 EA фирмы Panasonic): 1) демонстрация научно-популярных фильмов по физике
(комплект видеостудии «КВАРТ»); 2) компьютерные лекционные демонстрации
(мультимедийный курс «Открытая физика» фирмы НЦ Физикон); 3) компьютерные
модели физических явлений.
 Лекционные демонстрационные опыты (банк лекционных демонстраций кафедры
физики содержит более 200 лекционных демонстраций по всем разделам курса физики).
 Компьютерные лабораторные работы по всем разделам курса.